Elektrický proud, zdroje elektrického proudu: definice a podstata

Z fyziky všichni ví, že elektrický proud znamená řízený uspořádaný pohyb částic nesoucí náboj. Pro jeho výrobu se ve vodiči vytváří elektrické pole. Totéž je nezbytné, aby elektrický proud zůstal po dlouhou dobu nadále.

• statické;
• chemické;
• mechanické;
• polovodič.

V každé z nich se provádí práce, kde jsou separátně nabité částice odděleny, tj. Vytváří se elektrické pole zdroje proudu. Když jsou odděleny, hromadí se na pólech, v místech, kde jsou připojeny vodiče. Když jsou póly spojeny vodičem, částice s nábojem se začnou pohybovat a vytváří se elektrický proud.

Zdroje elektrického proudu: vynález elektrického stroje

Až do poloviny sedmnáctého století, aby se získal elektrický proud, bylo zapotřebí velkého úsilí. Současně rostoucí počet vědců zabývajících se touto problematikou. A Otto von Guericke vynalezl první elektrické auto na světě. V jednom pokusu se sírou se roztavil uvnitř duté skleněné koule, ztuhl a rozbil sklo. Gerike posílil míč, aby mohl být zkroucený. Otočením a stiskem kůže dostal jiskru. Toto tření výrazně zjednodušilo krátkodobý příjem elektřiny. Ale složitější problémy byly řešeny pouze s dalším rozvojem vědy.

Problémem bylo, že Geríkovy poplatky rychle zmizely. Pro zvýšení trvání náboje byly těla umístěny v uzavřených nádobách (skleněné lahve) a voda s hřebíkem působila jako elektrizovatelný materiál. Experiment byl optimalizován, když byla láhev na obou stranách pokrytá vodivým materiálem (např. Fólie). V důsledku toho jsme si uvědomili, že bychom mohli udělat bez vody.

Žabí stehna jako zdroj proudu

Další způsob, jak získat elektřinu, byl poprvé objeven Luigi Galvani. Jako biolog pracoval v laboratoři, kde experimentoval s elektřinou. Viděl, jak mu mrtvá žába sklonila nohu, když ji vzrušovala jiskra z auta. Ale jeden den byl stejný účinek dosažen náhodou, když se vědec dotkl s ocelovým skalpelem.

Začal hledat příčiny vzniku elektrického proudu. Zdroje elektrického proudu, podle jeho závěrečného závěru, byly v tkáních žáby.

Další italský, Alessandro Volta, dokázal nesourodost "žáby" povahy vzhledu proudu. Bylo zjištěno, že největší proud se objevil při přidání mědi a zinku do roztoku kyseliny sírové. Tato kombinace se nazývá galvanický nebo chemický prvek.

Použití takového nástroje k výrobě EMF by však bylo příliš nákladné. Proto vědci pracovali na jiném mechanickém způsobu získávání elektrické energie.

Jak je uspořádán konvenční generátor?

Na počátku devatenáctého století G.Kh. Oersted zjistil, že když proud procházel dirigentem, objevilo se pole magnetického původu. Trochu později Faraday zjistil, že když překročí silové síly tohoto pole, EMF je indukován do vodiče, což způsobuje proud. EMF se mění v závislosti na rychlosti pohybu a samotných vodičích, stejně jako na intenzitě pole. Při překročení sto miliónů sil síly za sekundu se indukovaný EMF stal roven jednomu voltu. Je zřejmé, že ruční chování v magnetickém poli není schopné produkovat velký elektrický proud. Zdroje elektrického proudu tohoto druhu se ukázaly mnohem účinněji s navíjením drátu na velké cívce nebo produkcí ve formě bubnu. Cívka byla namontována na hřídeli mezi magnetem a rotující vodou nebo párou. Takový mechanický zdroj proudu je vlastní běžným generátorům.

Skvělá Tesla

Geniální vědec ze Srbska Nikola Tesla, který věnoval svůj život elektřině, učinil mnoho objevů, které dnes používáme. Vícefázové elektrické stroje, asynchronní elektrické motory, přenos energie přes polyfázový střídavý proud - to není celý seznam vynálezů velkého vědce.

Mnoho z nich je přesvědčeno, že fenomén na Sibiři nazývaný meteoritem Tunguska skutečně způsobil Teslu. Ale pravděpodobně jeden z nejvíce tajemných vynálezů je transformátor schopný přijímat napětí až do patnácti milionů voltů. Neobvyklé je jak jeho zařízení, tak výpočty, které nejsou právně známé. Ale v těch dnech začali vyrábět vakuovou technologii, ve které nebyly žádné nejednoznačnosti. Proto vynález vědce za čas zapomenutý.

Ale dnes, s nástupem teoretické fyziky, jeho práce znovu obnovila zájem. Eter byl rozpoznán jako plyn, na který se vztahují všechny zákony plynárenské mechaniky. Bylo to odtud, že skvělý Tesla čerpal energii. Stojí za zmínku, že éterická teorie byla v minulosti velmi častá mezi mnoha vědci. Pouze se vznikem STR - zvláštní teorie relativity Einsteina, v němž vyvrátila existenci éteru - byla zapomenuta, ačkoli obecně formulovaná teorie, která se později formulovala, ho nezpochybňovala jako taková.

Zatím se však zabýváme podrobněji elektrickým proudem a zařízeními, která jsou všudypřítomná dnes.

Vývoj technických zařízení - zdroje proudu

Tato zařízení slouží k přeměně různých energií na elektrickou energii. Navzdory skutečnosti, že fyzické a chemické metody získávání elektrické energie byly objeveny dávno, byly všude rozšířeny až od druhé poloviny dvacátého století, kdy se rozhlasová elektronika začala rychle rozvíjet. Počáteční pět galvanických párů bylo doplněno o dalších 25 typů. Teoreticky mohou galvanické páry čítat několik tisíc, jelikož na libovolném oxidačním a redukčním činidle lze dosáhnout volné energie.

Fyzické zdroje proudu

Fyzické zdroje proudu se začaly rozvíjet o něco později. Moderní technologie daly stále přísnější požadavky, a průmyslové tepelné a termionické generátory se úspěšně vyrovnaly s rostoucími úkoly. Fyzikálními zdroji proudu jsou zařízení, kde se tepelná, elektromagnetická, mechanická a energie záření a jaderného rozpadu přeměňují na elektrické. Navíc k výše uvedeným patří také elektrické, MHD generátory, stejně jako zaměstnanci pro přeměnu slunečního záření a atomový úpadek.

Aby elektrický proud ve vodiči nezmizel, je pro udržení rozdílu potenciálů na koncích vodiče nutný vnější zdroj. K tomu dochází k zdrojům energie, které mají některé elektromotorická síla vytvořit a udržovat potenciální rozdíl. EMF zdroje elektrického proudu se měří provedenou prací při přenášení plusového náboje přes celý uzavřený okruh.

Odpor uvnitř zdroje proudu kvantitativně charakterizuje a určuje množství ztrát energie při průchodu zdrojem.

Výkon a účinnost jsou stejné jako poměr napětí v externím elektrickém obvodu k EMF.

Chemické zdroje proudu

Zdroj chemického proudu v elektrickém obvodu EMF je zařízení, kde se energie chemických reakcí přemění na elektrické reakce.

Je založen na dvou elektrodách: záporně nabité redukční činidlo a pozitivně nabitý oxidant, který se dotýká elektrolytu. Mezi elektrodami existuje potenciální rozdíl EMF.

V moderních zařízeních, které se často používají:

• jako redukční činidlo - olovo, kadmium, zinek a další;
• oxidační činidlo - hydroxid niklu, oxid olova, mangan a další;
• elektrolyt - roztoky kyselin, zásad nebo solí.

Široce používané suché prvky zinku a manganu. Vezměte nádobu zinku (se zápornou elektrodou). Uvnitř umístěte kladnou elektrodu se směsí oxidu manganičitého s uhlí nebo grafitovým práškem, který snižuje odpor. Elektrolyt je pasta čpavku, škrobu a dalších složek.

Kyselinový olověný akumulátor je nejčastěji sekundární chemický zdroj proudu v elektrickém obvodu, který má vysoký výkon, stabilně pracuje a má nízké náklady. Baterie tohoto typu se používají v různých oblastech. Často se dávají přednost starým bateriím, které jsou zvláště cenné pro automobily, kde jsou obecně monopolní.

Další běžná baterie se skládá ze železa (anoda), hydrátu oxidu niklu (katoda) a elektrolytu - vodného roztoku draslíku nebo sodíku. Aktivní materiál je umístěn v ocelových poniklovaných trubkách.

Použití tohoto druhu se snížilo po požáru v závodě Edison v roce 1914. Když srovnáváme charakteristiky prvního a druhého typu baterií, pak se ukazuje, že provoz železa a niklu může být několikrát delší než olovo-nikl.

Generátory střídavého proudu a střídavého proudu

Generátory jsou zařízení, která jsou určena k přeměně mechanické energie na elektrickou energii.

Nejjednodušší generátor stejnosměrného proudu může být znázorněn jako rám vodiče, který je umístěn mezi magnetickými póly a konce jsou připojeny k izolovaným polotovarem (kolektor). Aby zařízení fungovalo, je nutné zajistit rotaci rámu s kolektorem. Pak vyvolá elektrický proud, který mění směr pod vlivem magnetických sil. Ve vnějším řetězci půjde jediným směrem. Ukazuje se, že kolektor narovná střídavý proud, který vytváří rám. Pro dosažení konstantního proudu je kolektor vyroben z třiceti šesti nebo více desek a vodič sestává z množství rámců ve formě vinutí kotvy.

Zvažte účel zdroje proudu v elektrickém obvodu. Zjistíme, jaké další zdroje existují.

Elektrické řetězy: elektrické proud, proud, zdroj proudu

Elektrický obvod se skládá ze zdroje proudu, který spolu s jinými objekty vytváří cestu pro proud. A pojmy EMF, proud a napětí odhalují elektromagnetické procesy probíhající současně.

Nejjednodušší elektrický okruh se skládá ze zdroje proudu (baterie, elektrochemický článek generátor, a tak dále), spotřebitelů energie (elektrické ohřívače, elektrické motory a další) a drátů, které spojují svorky zdroje napětí a ochrany spotřebitele.

Elektrický obvod má vnitřní (elektrický zdroj) a externí (vodiče, spínače a nožové spínače, měřicí přístroje).

Bude fungovat a bude mít pozitivní hodnotu pouze v případě, že je zajištěn uzavřený okruh. Jakékoli přetržení způsobí, že proud přestane proudit.

Elektrický obvod sestává ze zdroje proudu ve formě galvanických článků, elektroakumulátorů, elektromechanických a termoelektrické generátory, fotobuňky a tak dále.

Elektrické přijímače jsou elektromotory, které přeměňují energii na mechanická, osvětlovací a topná zařízení, elektrolýza a tak dále.

Pomocným zařízením jsou přístroje pro zapínání a vypínání, měřicí zařízení a ochranné mechanismy.

Všechny komponenty jsou rozděleny do:

• aktivní (kde elektrický obvod sestává ze zdroje elektrického proudu, elektromotorů, baterií atd.);
• Pasivní (které zahrnují elektrické přijímače a propojovací vedení).

Řetěz může být také:

• lineární, kde odpor prvku je vždy charakterizován přímkou;
• Nelineární, kde odpor závisí na napětí nebo proudu.

Zde je nejjednodušší schéma, kde je v obvodu zahrnut zdroj proudu, klíč, elektrická svítilna, reostat.

Navzdory rozsáhlému rozšířenému používání takových technických zařízení, zejména v posledních letech, se lidé ptají stále více otázek ohledně instalace alternativních zdrojů energie.

Rozmanitost zdrojů elektrické energie

Jaké zdroje elektrického proudu stále existují? To není jen slunce, vítr, země a přílivy. Staly se již takzvanými oficiálními alternativními zdroji elektřiny.

Musím říci, že existuje mnoho alternativních zdrojů. Nejsou běžné, protože nejsou dosud praktické a pohodlné. Ale kdo ví, možná budoucnost bude těsně za nimi.

Takže elektrická energie může být získána ze slané vody. V Norsku byla již zavedena elektrárna, která využívá tuto technologii.

Elektrické stanice mohou také pracovat na palivových článcích s elektrolytem pevného oxidu.

Známé piezoelektrické generátory přijímat energii kinetickou energii (již existují takové technologie chodníků, zpomalovacích prahů, turnikety a dokonce i taneční parkety).

Existují také nano-generátory, které jsou zaměřeny na přeměnu energie v lidském těle na elektrickou energii.

Co můžete říci o řasy, které ohřívají jejich domovy, fotbalové meče, vyrábět elektřinu, kola, elektronické přístroje mohou být účtovány, a dokonce i nasekané papír, který se používá jako zdroj energie?

Velké vyhlídky, samozřejmě, patří vývoju sopečné energie.

To vše je dnešní skutečností, na které pracují vědci. Je možné, že se některé z nich brzy stanou zcela známým fenoménem, ​​jako je dnes elektřina v domácnostech.

Nebo možná někdo zveřejní tajemství vědce Nikola Tesla a lidstvo bude moci snadno dostávat elektřinu ze vzduchu?